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环金属铱配合物一般都拥有比较大的斯托克斯位移（stokes shift）,较高的磷光量子产率和较长的磷光寿命。它们在生物活体细胞成像、化学发光传感器、有机合成中的催化剂、有机光电转换材料、有机电子器件等领域都有着巨大的应用前景。而在这些领域中发展最快、潜力最大的就是将环金属铱配合物设计成化学发光传感器。铱配合物应用于蛋白质或实际样品检测时,可以借助时间分辨技术（time-resolved）可以有效消除背景杂散光和细胞内自发荧光的影响,进而取得更好的化学发光检测效果。但因现有的铱配合物水溶性较差,大大限制了环金属铱配合物在生物监测、基因检测方面的应用。因此,人们对于研究合成发光寿命长、水溶性好的高灵敏、高选择性的磷光分子探针产生了极大的研究兴趣。本论文设计并合成了三种不同类型的铱配合物,研究了这三种水溶性环金属铱配合物的结构、光物理性质及作为磷光探针在检测蛋白质方面中的应用。其主要工作内容包括:1.首先设计并合成了季铵盐型水溶性铱配合物[Ir（pq）2（qpy）]3+3Cl-（Irqpy）。通过核磁和质谱表征了结构,并研究了其光物理与磷光性质。发现加入BSA后,Irqpy对BSA有着良好的磷光响应。通过优化检测BSA的实验条件,发现pH、蛋白质变性剂、盐和温度等因素均对发光有很大的影响,均反映出BSA结构中的疏水结构对发光至关重要。在优化检测条件下,实现了定量检测BSA,检测限0.1mg/m L,线性范围0-1mg/m L。由此可构建针对BSA的Irqpy磷光响应探针。2.相较于季铵盐,羧酸盐型的环金属水溶性铱配合物则很少报道。通过合成羧酸盐型环金属水溶性铱配合物Irdc,发现在谷蛋白存在的条件下,体系发光急剧增大,并因此构建“turn-on”型磷光探针,用于谷蛋白及实际小麦燕麦等生物样品的检测。结果发现此磷光探针显示出低检测限（2.6μg/m L）,较宽的线性范围（5-200μg/m L）和高度专一性等优点;因此,它被用于测定市面上的含麸质小麦面粉与燕麦与无麸质的小麦面粉,结果显示实际检测效果良好,能够达到实际样品检测的需要。总之,这是首次报道用磷光探针方法检测谷蛋白的方法。此磷光探针可以进一步开发,以评估实际食品中谷蛋白的含量,确保患有乳糜泻过敏患者的安全饮食。3.为进一步提高环金属水溶性铱配合物的水溶性,并想得到一种针对生物监测领域的多功能磷光探针,通过引入相较于羧酸盐和季铵盐,水溶性更好的磺酸盐,成功制备了磺酸盐型环金属水溶性铱配合物配合物Ir,通过实验发现,它在酸性到弱碱性环境下可以被用作高灵敏度的pH指示剂,并通过密度泛函理论研究了其发光机理。此外,还发现Ir在HSA存在下发光大幅度增加,以此构建“turn-on”型磷光探针被应用于检测相较于BSA,检测意义和实际应用范围更大的HSA。通过热力学实验发现,HSA和铱配合物之间的结合模式被证明是疏水作用和静电力二者共同作用的结果。此磷光探针显示出低检测限（0.8 nmol/L）,较宽的线性范围（1-280 nmol/L）和良好的稳定性等优点;因此,它也被用于测定实际人体血清和尿液样品中的HSA。另外,作用机理被证明能广泛适用于其他具有类似含有疏水腔的蛋白质。